• 해양환경안전학회지
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• 제24권2호
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• pp.157-162
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• 2018

지속적인 선박 대형화와 지구온난화로 인한 해수면 상승으로 항만 내 위험이 증가함에 따라 부두의 마루높이 기준은 상향되는 것이 미래지향적이다. 본 연구에서는 선박 대형화로 인해 풍압면적이 커지므로 마루높이 상향이 필요할 것으로 판단되는 크루즈선과 컨테이너선을 선정하고, 마루높이 상승에 따른 대상부두를 모델링하여 계류 및 동요 안전성을 평가하였다. GT 10만톤급 크루즈선은 풍향이 접안현 선수방향 $45^{\circ}$일 때 풍속 30 kts, $H_1$조건에서 계류삭 허용파단력이 초과하였다. 또한 부두와 계류삭의 앙각은 마루높이 $H_2$에서 권고값을 초과하는 것으로 분석되어 최저 마루높이 기준을 $H_3$로 조정할 필요가 있는 것으로 분석되었다. DWT 10만톤급 컨테이너선은 풍향이 접안현 정횡일 때 마루높이 $H_1$에서 Sway 운동의 한계값을 초과하는 것으로 분석되어 최저 마루높이 기준을 $H_2$로 조정할 필요가 있는 것으로 분석되었다. 본 연구 결과는 선박 특성을 반영한 부두 마루높이 기준을 제안하기 위한 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 해양환경안전학회지
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• 제24권7호
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• pp.953-959
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• 2018

본 논문에서는 바람, 파도, 조류 등의 큰 외란조건에서 선박계류시스템의 계류안정성 확보를 위한 동적제어기 설계를 연구하였다. 선박계류시스템의 비선형 동요를 억제하기 위해 슈퍼트위스팅 알고리즘(STA)을 포함한 슬라이딩 모드 제어(SMC) 기법이 적용되었다. 외란이나 파라미터의 불확실성에 대한 강인성의 장점에도 불구하고, 채터링은 슬라이딩 모드 제어기를 적용하는데 주요 단점이 되고 있다. 1차계 SMC는 정확히 제어 목표치에 수렴 하도록 정밀한 제어는 가능하나, 채터링과 같은 파괴적인 현상과 연계되어 적용에 주요한 장애가 된다. 대신에, STA는 큰 외란에도 불구하고 비교적 높은 정확도를 보이며 채터링 현상을 완전히 제거한다. 1차계 슬라이딩 모드 제어기의 채터링 문제를 피할 수 있는 STA기반의 SMC는 비선형 계류시스템의 동적제어를 위한 아주 효과적인 수단으로 판단된다. 아울러, STA로 제어된 선박계류시스템의 위치오차 궤적은 경계 구역 내에서 형성된다. 끝으로, 슬라이딩 표면과 위치궤적의 오차결과를 통해 STA의 이득제어 효과도 관측할 수 있다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제29권1호
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• pp.49-60
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• 2017

부유식 구조물의 계류선의 설계는 강도뿐만 아니라 피로수명 측면에서도 검토가 반드시 요구된다. 일반적으로 계류선의 피로 설계에는 동적 응력을 야기하는 하중이 지배적인 영향을 미치게 된다. 즉, 파랑이 주요 설계 하중으로 고려가 된다. 본 연구에서는 불규칙 파랑에 대한 해중 터널 계류선의 피로 손상 특성에 대해 분석한다. 시간 이력 유체-구조 동역학 해석을 통해 특정 환경 하중에 대한 해중터널의 동적 운동 및 계류선에 발생하는 장력과 응력을 계산하고, Rainflow 집계법 및 Palmgren-Miner의 법칙 그리고 DNV 기준에서 제시하는 해양구조물 설계를 위한 S-N 곡선을 고려하여 단기 피로 손상을 추정한다. 해중 터널의 계류 형식과 유사한 계류 형식을 갖는 인장각 플랫폼의 텐던 설계를 참고하여 100년 재현 주기 파랑이 48시간 지속되는 조건을 가정하여 이 환경 하중에 의한 피로 손상도를 추정한다. 본 해석 절차를 따르며, 함체의 흘수와 계류선의 간격 및 초기 기울임 각도가 피로 손상도에 미치는 영향을 분석한다.

• 한국항해항만학회지
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• 제42권2호
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• pp.127-136
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• 2018

The motion response of floating structures is of significant concern in marine engineering. Floating structures can be disturbed by waves, winds, and currents that create undesirable motions of the vessel, therefore causing challenges to its operation. For a floating structure, mooring lines are provided in order to maintain its position; these should also produce a restoring force when the vessel is displaced. Therefore, it is important to investigate the tension of mooring lines and the motion responses of a twin barge when moored to guarantee the safety of the barge during its operation. It is essential to precisely identify the characteristics of the motion responses of a moored barge under different loading conditions. In this study, the motion responses of a moored twin barge were measured in regular waves of seven different wave directions. The experiment was performed with regular waves with different wavelengths and wave directions in order to estimate the twin-barge motions and the tension of the mooring line. In addition, the motion components of roll, pitch, and heave are completely free. In contrast, the surge, sway, and yaw components are fixed. In the succeeding step, a time-domain analysis is carried out in order to obtain the responses of the structure when moored. As a result, the Response Amplitude Operator (RAO) motion value was estimated for different wave directions. The results of the experiment show that the motion components of the twin barge have a significant effect on the tension of the mooring lines.

• 해양환경안전학회:학술대회논문집
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• 해양환경안전학회 2017년도 공동학술발표회
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• pp.69-69
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• 2017

• 해양환경안전학회지
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• 제22권6호
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• pp.639-646
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• 2016

본 연구에서는 울산항 위험물 취급부두의 선박 크기별로 부두 운용 기준을 개선하기 위하여 각 선사의 자체안전관리계획서와 국내외 기준을 고려하고 환경외력에 취약한 4개 부두의 계류안전성평가 결과를 분석하여 하역중단기준과 긴급이안기준을 제안하였다. 선박의 풍압면적이 작고, 파고에 따른 동요량이 큰 것으로 분석되어 10,000톤 이하의 선박은 풍속 18~21 m/s, 파고 1.0~1.5 m, 10,000~50,000톤의 선박은 풍속 17~20 m/s, 파고 1.2~1.5 m로 제안한다. 또한, 선박의 풍압면적이 크고, 선박 자체의 무게가 무거워 동요량은 적은 것으로 분석되어 50,000~100,000톤의 선박은 풍속 15~19 m/s, 파고 1.5 m, 100,000톤 이상의 선박은 풍속 14~18 m/s, 파고 1.5 m로 제안한다. 본 연구는 항만의 특성을 고려하여 부두운용기준을 실증적으로 제안하고 선박 운항자 중심의 항만 개발을 독려하였다는 데 그 가치가 있다.

• 해양환경안전학회지
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• 제24권2호
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• pp.140-145
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• 2018

본 연구는 두점식 선박 계류시스템의 종방향 외력에 대한 비선형 동적거동 해석을 수행하였다. 특정 입력 매개변수에 대한 카오스 운동과 한계주기궤도 등의 비선형 거동의 특성을 연구하였다. 주로 비선형복원력은 계류시스템의 강한 비선형성과 동적거동의 다양성을 제공한다. 계의 운동방정식 시뮬레이션에 사용된 수치 적분기는 4차 룽게쿠타법이다. 외력진폭과 주파수를 변화시킬 때 분기 그림과 동적불안정 현상들을 볼 수 있다. 외력의 주파수(진동수)가 0.4 rad/s인 경우 수많은 혼돈상태 점들 사이에 주기창이라 불리는 안정적인 주기해가 관측된다. 주파수가 0.7 rad/s인 경우는 외력진폭이 1.0을 초과할 때 혼돈 영역이 갑자기 증가한다. 주파수가 1.0 rad/s인 경우는 주파수가 0.4 rad/s 및 0.7 rad/s인 경우와 비교해 볼 때, 혼돈 운동이 약화된다. 아울러, 두점식 계류시스템은 각 매개변수에서 준주기 운동, 한계주기궤도, 대칭성의 깨짐과 같은 다양한 정상상태의 궤적이 관측된다.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제8권4호
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• pp.375-385
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• 2016

Given the rapid progress made in understanding the dynamics of an offshore floating body in an ocean environment, the present study aimed to simulate ocean waves in a small-sized wave flume and to observe the motion of a cylindrical floating body placed in an offshore environment. To generate regular ocean waves in a wave flume, we combined a wave generator and a wave absorber. In addition, to precisely visualise the oscillation of the body, a set of light-emitting diode illuminators and a high-speed charge-coupled device camera were installed in the flume. This study also focuses on the spectral analysis of the movement of the floating body. The wave generator and absorbers worked well to simulate stable regular waves. In addition, the simulated waves agreed well with the plane waves predicted by shallow-water theory. As the period of the oncoming waves changed, the movement of the floating body was substantially different when tethered to a tension-leg mooring cable. In particular, when connected to the tension-leg mooring cable, the natural frequency of the floating body appeared suddenly at 0.391 Hz as the wave period increased.

• 한국산업융합학회 논문집
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• 제26권3호
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• pp.421-431
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• 2023

Recently, the destructive power of typhoons is continuously increasing due to the influence of global warming. In a situation where the installation of floating wind turbines is increasing around the world, concerns about the huge loss and collapse of floating offshore wind turbines due to strong typhoons are deepening. Regarding to the safe operation of the floating offshore wind turbine, the development of a new type of disconnectable mooring system is required. A new fairlead chain stopper considered in this study is devised to more easily attach or detach the floating offshore wind turbine with mooring lines comparing to other disconnectable mooring apparatuses. In order to investigate the structural safety of the initial design of fairlead chain stopper that can be applied to MW-class floating type offshore wind turbine, scale-down structural models were produced using a 3-D printer and structural tests were performed on the models. For the structural tests of the scale-down models, tensile specimens of acrylonitrile butadiene styrene material that was used in the 3-D printing were prepared, and the material properties were evaluated by performing the tensile tests. The finite element analysis of fairlead chain stopper was performed by applying the material properties obtained from the tensile tests and the same load and boundary conditions as in the scale-down model structural tests. Through the finite element analysis, the structural weak parts on the fairlead chain stopper were reviewed. The structural model tests were performed considering the main load conditions of fairlead chain stopper, and the test results were compared to the finite element analysis. Through the results of this study, it was possible to experimentally verify the structural safety of the initial design of fairlead chain stopper. It is also judged that the study results can be usefully used to improve the structural strength of fairlead chain stopper in a detailed design stage.

• 한국항해항만학회지
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• 제43권6호
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• pp.344-352
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• 2019

초심해역 자원개발용 라이저와 계류된 부유체와의 연성해석을 수행한다. 일반적으로 라이저의 안전성은 부유체와의 연성해석 없이 최대 offset을 고려한 해석을 통해 보수적으로 평가되는데, 본 연구에서는 계류된 부유체의 연성 운동해석을 고려하여 라이저의 안전성을 분석한다. 라이저는 초심해역에 적용되는 SLWR이 고려되며, 부유체는 FPSO가 적용된다. 연성을 고려하는 방법과 고려하지 않는 방법론에 대하여 제시한다. 계류선이 모두 안전한 정상상태(Intact) 조건과 사고(damaged) 조건을 고려하여, 각 조건에서 파랑 입사각도에 따라 연성해석 효과를 분석한다. 하중 조건에 따라 계류선의 장력, 부유체의 운동 및 라이저의 거동 등을 분석한다.